本實用新型涉及一種醫學測量儀器，具體涉及一種便攜式航天員手操作力醫學測量儀。
背景技術：
隨著“神舟一號”到“神舟十號”系列太空飛船發射成功、“天宮1”試驗艙發射成功及其與飛船對接任務的成功，空間站試驗艙“天宮2”也即將發射運行，我國在載人航天領域獲得了較大的成績。對于長期工作、生活在太空中的航天員，通過測量其指捏力、手握力、手推拉力、雙手插拔力、雙手旋轉力，再結合其它醫學測量數據進行綜合分析，能夠給航天員提供有益的指導建議，研制一種能夠讓航天員使用的手操作力醫學測量儀是亟待解決的問題。
由于失重、空間小、空間輻照等惡劣條件，以及設備減重等要求，大量技術成熟、基于商用電子元器件實現的民用力測量設備，雖然功能強大，但不具有抗輻照性能，在太空環境中易受單粒子效應的影響而發生故障甚至損壞，因此不能直接應用于空間站中。
因此需要結合民用成熟技術以及宇航電子設備的高可靠性設計，研制能夠應用于太空的高可靠性便攜式航天員手操作力醫學測量儀，以滿足航天員在太空中對儀器的使用需求。
技術實現要素：
本實用新型的目的在于針對上述現有技術中的問題，提供一種便攜式航天員手操作力醫學測量儀，該測量儀的數據采集精度高，工作可靠，使用方便。
為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：包括用于分別測量手指捏力、手握力、手推拉力、雙手插拔力以及雙手旋轉力的傳感器，傳感器采集信號經過放大電路連接模擬信號采集通道，模擬信號采集通道的輸出端經過運算放大器、A/D轉換器連接處理器，處理器外接SD卡、WIFI通信模塊及顯示屏；還包括用于對以上各個部件進行供電的電源模塊。
所述的電源模塊包括并行設置的28V直流母線電源以及四節可充電AA電池，28V直流母線電源經過第一開關及第一繼電器連接濾波器，四節可充電AA電池經過第二開關、直流升壓芯片、第二繼電器連接濾波器，28V直流母線電源經過第一開關也與第二繼電器連接；濾波器經過DC/DC模塊輸出±12V電壓分別連接至放大電路、模擬信號采集通道、運算放大器以及A/D轉換器；DC/DC模塊經過穩壓芯片輸出3.3V電壓分別連接至處理器和SD卡。
所述的第一開關與第二開關采用KAN101-102按鈕開關，第一繼電器與第二繼電器采用 2JT1-910繼電器，濾波器采用FMH-461F濾波芯片，直流升壓芯片采用LM2588T，DC/DC 模塊采用MHV28512轉換器，穩壓芯片采用TPS7333芯片。
所述的處理器與A/D轉換器之間設置電平轉換模塊，處理器的GPIO接口經過電平轉換模塊以及驅動模塊輸出能夠同步其他設備的同步脈沖。
所述的模擬信號采集通道設置有八路，其中三路連接電平轉換模塊分別采集電池電壓和分區電壓，其余五路采集放大電路輸出的力測量信號。
處理器的GPIO接口輸出三路能夠同步其他設備的同步脈沖。
所述的處理器采用LPC1788芯片，電平轉換模塊采用CALVC164245芯片，SD卡采用容量為32G的microSD卡，WIFI通信模塊采用GM2100模塊，顯示屏采用型號為 V0082-BA-003的OLED顯示屏，驅動模塊為SN54LS06驅動芯片。
所述的放大電路基于AD620儀表放大器搭建，模擬信號采集通道基于HI-548芯片搭建，運算放大器采用OP27模塊，A/D轉換器采用AD1674芯片。
與現有技術相比，本實用新型具有如下的有益效果：1、自動檢測：當加電或接收到WIFI 總線檢測命令時，測量儀對自身功能單元狀態和傳感器連接狀態自動進行檢測、顯示報警，如WIFI自檢、AD采集功能自檢、電源電壓自檢、供電分區電壓自檢、SD卡連接狀態和讀寫功能自檢、傳感器連接狀態自檢等，自檢結果顯示或報警在顯示屏上。2、自動采集：當自檢正常后，航天員設置采集參數，如航天員編號、傳感器編號、測試項目、傳感器閾值、測試時間等采集參數，以及是否與肌電采集儀、肌氧采集儀同步采集，是否需通過WIFI傳輸到醫學信息綜合管理主機，然后啟動采集按鈕開始單獨或同步采集，同步時發出同步脈沖信號，采集結果自動以文件格式存儲在SD卡中或同時通過WIFI傳輸給醫學信息綜合管理主機。 3、無線通信：無線通信功能能夠與其它醫學測量儀組成無線網絡，接收來自醫學信息綜合管理主機的總線命令，并傳輸回自檢狀態和傳感器測量數據。4、便攜性：裝置體積小、重量輕，全套設備(含全部傳感器、工裝和軟包)質量小于3.5kg。5、高可靠性：關鍵元器件采用宇航級元器件，特別是已具有飛行經歷的元器件，并在系統結構上采用高可靠性設計技術，如分區限流、看門狗、實時檢測等，使之具有可靠性高、工作壽命長的特點。
進一步的，本實用新型電源模塊包括并行設置的28V直流母線電源以及四節可充電AA 電池，能夠由天宮試驗艙的28V母線電源供電，也能夠由4節AA可充電電池供電，續航能力大于2小時，能夠滿足我國“天宮2”和空間站等環境下航天員的使用需求。
附圖說明
圖1本實用新型的整體結構模塊框圖；
附圖中：1-第一繼電器；2-第一開關；3-濾波器；4-第二繼電器；5-直流升壓芯片；6-第二開關；7-可充電AA電池；8-DC/DC模塊；9-穩壓芯片；10-放大電路；11-模擬信號采集通道；12-運算放大器；13-A/D轉換器；14-驅動模塊；15-電平轉換模塊；16-處理器；17-SD卡； 18-WIFI通信模塊；19-顯示屏。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
參見圖1，本實用新型在結構上包括用于分別測量手指捏力、手握力、手推拉力、雙手插拔力以及雙手旋轉力的傳感器，傳感器采集到的信號經過放大電路10連接模擬信號采集通道11，模擬信號采集通道11的輸出端經過運算放大器12、A/D轉換器13連接處理器16，處理器16外接SD卡17、WIFI通信模塊18以及顯示屏19。處理器16與A/D轉換器13之間設置電平轉換模塊15，處理器16的GPIO接口經過電平轉換模塊15以及驅動模塊14輸出能夠同步其他設備的同步脈沖。此外，還包括用于對以上各個部件進行供電的電源模塊。
電源模塊包括并行設置的28V直流母線電源以及四節可充電AA電池7，28V直流母線電源經過第一開關2及第一繼電器1連接濾波器3，四節可充電AA電池7經過第二開關6、直流升壓芯片5、第二繼電器4連接濾波器3，28V直流母線電源經過第一開關2也與第二繼電器4連接；濾波器3經過DC/DC模塊8輸出±12V電壓分別連接至放大電路10、模擬信號采集通道11、運算放大器12、A/D轉換器13以及電平轉換模塊15；DC/DC模塊8經過穩壓芯片9輸出3.3V電壓分別連接至電平轉換模塊15、處理器16和SD卡17。
具體地，本實用新型采用28V直流母線電源經開關和繼電器分別控制后輸入濾波器或者四節可充電的電池電源經開關和繼電器分別控制后輸入同一濾波器，開關和繼電器選擇電源；濾波器輸出經DC/DC模塊8轉換為+5V和±12V電源，其中±12V供給模擬開關、運算放大器12和AD轉換器13使用，+12V還供外部傳感器使用，+5V供電平轉換模塊15和穩壓芯片9使用；穩壓芯片9把5V轉換為3.3V，供給處理器16、WIFI通信模塊18、電平轉換模塊15和SD卡17使用；六個手動按鈕分別為：開/關、切換、選擇、增減、運行和停止。開/ 關按鈕對電池電源進行開/關電，切換按鈕對28V電源進行開關電，選擇按鈕選擇參數項目，增減按鈕對選擇的參數進行增減，運行按鈕對設置參數存儲并啟動自動測量過程，停止按鈕能夠停止正在進行的測量，使測試數據不存儲。一個OLCD顯示屏，用于顯示設置的參數及自檢狀態信息；一個microSD卡，容量為32G，存儲力測量數據文件；三路同步接口電路，處理器GPIO接口輸出信號，經電平轉換和驅動電路輸出同步脈沖，能夠與其它測量設備同步；一路無線WIFI通信電路，接收總線命令和傳輸測量信息；八路模擬信號采集通道11，其中三路分別采集電池電壓和分區電壓，其它五路采集放大電路10輸出的力測量信號，五路放大電路10對傳感器輸出的差分微弱力測量信號進行放大；處理器16的GPIO接口輸出信號，經電平轉換后控制模擬開關選擇采集通道；五個傳感器分別為手指捏力、手握力、手推拉力、雙手插拔力、雙手旋轉力傳感器，每個傳感器配備相應的工裝；處理器16能夠查詢傳感器接插件狀態信號判別傳感器連接狀態。
本實用新型將首次應用于我國即將發射的“天宮2”試驗艙中，在“天宮2”飛行任務中，工作生活一段時間的航天員按要求進行各種操作力測試，測試數據會存儲在SD卡17中帶回地面進行醫學分析總結，并為后續參加載人航天任務的航天員提供必要的指導建議，基于可靠性技術研制的測量儀具有測量精度高、可靠性高、工作壽命長的優點。